KR20010086205A - 채광 분야에서의 장애물 제거 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 채광 산업에서의 바위 장애물 또는 방해물을 분쇄시키기 위한 시스템에 관한 것이다. 본 시스템은 편편한 또는 오목한 탄두 및 발사체의 취급 동안에 뇌관의 조기 점화를 방지하기 위한 안전핀을 구비한 기폭 장치를 갖는 발사체를 이용한다. 뇌관은 발사체가 목표 바위에 충돌할 때, 폭발성 장약을 폭발시키는 기폭제를 기폭시키기 위하여 설계된다. 본 시스템은 송신기와 수신기 및 카운터를 포함할 수 있어 발사체 발사, 선활성화, 활성화 및/또는 폭발의 원격 작동을 제공한다.

Description

채광 분야에서의 장애물 제거 방법 및 장치{Method and apparatus for removing obstructions in mines}

채광 분야에서, 수갱(shafts), 횡갱(adits), 스톱스(stops), 드로우포인트(drawpoints) 및 갱도와 같은 채광 개구의 바위 방해물과 넓은 면적의 채광 및 채석장 작업에서와 같이 매우 크고 또한/또는 불안정한 바위 더미를 마주치게 되는 것은 흔히 있는 일이다. 이러한 바위 더미들은 생산을 방해하고 작업자들을 불안한 조건으로 괴롭힐 수 있다.

이러한 바위 더미들의 제거는 대단히 위험할 뿐만 아니라 어렵다. 전형적으로, 작업자가 접근하여 바위 더미를 조사해야만 하며, 때로는 바위 더미 내로 하나 이상의 구멍을 뚫어야만 되며, 바위 더미를 제거하는 폭약을 삽입해야만 한다. 이러한 단계를 수행하는 동안 사람들은 사망하거나 심각하게 부상을 입어 왔다.

이러한 바위 더미들을 제거하기 위한 시스템의 설계에서, 다수의 고려할 사항들이 있다. 먼저, 작업자에 대한 위험을 줄이기 위하여 시스템은 원격 작동될 수 있어야 한다. 다시 말해, 시스템은 원격으로 제어(예를 들어, 시스템의 위치로부터 떨어져 위치하고, 조준되고 그리고/또는 점화되는)될 수 있어야 한다. 둘째로, 바위 더미들은 해체될 때 시스템을 덮어 버리는 경우에 비교적 저렴해야만 한다. 셋째, 시스템은 낮은 불발 비율을 가져야만 한다. 넷째, 시스템으로부터 점화된 발사체는 불발이 발생되는 경우 충돌 즉시 분리되어야만 하며, 그로 인하여 폭발성 장약이 분산되며 기폭되지 않은 폭발성 장약을 무해하게 만들게 된다. 다섯째로, 실질적인 거리를 지나 발사체로 바위 더미를 충돌하는 점에서 시스템은 비교적 정확해야 한다. 마지막으로, 시스템은 사용의 용이성을 제공해야 하며, 견고한 구조 및 설계면에서 단순화되어야 하며, 그리고 비용면에서 효과적이어야 한다.

본 발명은 일반적으로 채광 분야에서의 장애물 제거 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 채광 및 다른 굴착 분야에서의 바위 장애물 및/또는 매우 크고 또한/또는 불안정한 바위 더미(rock masses)를 제거하기 위한 시스템에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템의 횡단면도.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 푸셔 플레이트의 다양한 도면으로서, 도 2는 저면도, 도 3은 도 2의 선 3-3을 따라 절취한 상태의 횡단면도 및 도 4는 평면도.

도 5a 내지 도 5C는 본 발명에 따른 발사체의 여러 도면들로서, 도 5a는 발사체의 측면도, 도 5B는 기폭 장치의 제 1 구조의 측면도 및 도 5C는 도 12의 선 5C-5C선을 따라 절취한 상태의 발사체의 횡단면도.

도 6은 발사체의 저면도.

도 7은 기폭 장치의 제 2 구조의 횡단면도.

도 8은 암반 표면에 충돌하는 발사체의 도면.

도 9는 분리된 발사 튜브의 측면도.

도 10은 베이스의 측면도.

도 11은 베이스의 평면도.

도 12는 폭발성 장약(explosive charge present)이 없는 본체의 평면도.

도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 장치의 측면도.

도 14a 및 도 14B는 걸림체(hang up) 아래에 위치하는 도 13의 장치의 측면도들.

도 15는 제 2 발사체 구성에 따른 발사체의 횡단면도.

도 16은 제 3 발사체 구성에 따른 발사체의 횡단면도.

도 17은 추진 장약(propelling charge)을 점화시키는 수신기/컬렉터 내의 요소들의 전기적 흐름 개략도.

도 18a 및 도 18B는 폭발성 장약 내의 퓨즈 또는 도화선의 활성화(arming) 및 자동 안전(fail-safe) 작동을 제어하는 수신기/컬렉터 내의 요소(들)의 전기적 흐름 개략도.

도 19a 및 도 19B는 발사체가 목표 암반에 충돌할 때 폭발성 장약을 기폭시키기 위한 대안적인 퓨즈 구성의 전기적 흐름 개략도.

도 20a 내지 도 20E는 원격 제어에 의한 발사체의 설정 및 점화의 개략적인 시퀀스.

도 21a 내지 도 21F는 조작원에 의한 발사 명령의 발생에 뒤이은 주요 발사체/발사 튜브 이벤트의 개략적인 시퀀스.

본 발명은 채광 및 다른 굴착 분야에서 충격시 폭발과 바위 분쇄를 위하여 발사체를 발사시키는 시스템을 제공한다. 한 실시예에서, 시스템은;

(a) 다음을 포함하는 발사체:

(ⅰ) 바위의 면으로부터 발사체의 변형을 억제하기 위하여 실질적으로 편편하고 오목한 것 중 하나로 이루어진 탄두;

(ii) 폭발성 장약을 포함하는 본체; 및

(iii) 발사체의 궤도를 제어하기 위하여 횡으로 향하는 다수의 핀들을포함하는 꼬리;

(b) 발사체를 발사시키기 위한 튜브를 포함한다. 본 시스템은 간단하고 사용이 안전하며, 비용면에서 효과적이며, 견고한 구조 및 장애물 제거에 높은 효과 및 효율을 가지며, 높은 바위 걸림체일지라도 바위 더미의 정확하고 원격 발사가 가능하다.

발사체의 본체는 그 선단에 삽입된 기폭제, 그 후단 내의 스트라이커 및 기폭제와 뇌관 사이에 위치하는 뇌관을 구비한 기폭 장치를 포함한다. 스트라이커와 뇌관은 탄성 부재에 의하여 서로 이격되어 있으며, 탄성부재는 뇌관 및 장착시 뇌관을 향한 스트라이커의 운동을 제한하는 안전핀으로부터 떨어진 스트라이커에 힘을 가한다. 발사체의 발사 전에 안전핀은 제거되어 발사체가 바위 표면과 충돌시 스트라이커가 뇌관에 충돌하게 한다. 바위와의 충돌시, 스트라이커는 탄성부재의 저항력을 극복하기 충분한 힘으로 전방으로 힘을 가해 기폭제를 폭발시키는 뇌관과 충돌하여 폭발시킨다. 안전핀은 발사체 조립 과정에서 기폭 장치의 오발을 방지하는데 매우 효과적일 수 있다.

스트라이커의 질량과 탄성 계수 간의 관계는 중요한 고려사항이다. 바람직하게는 스트라이커의 중량은 약 0.5 내지 7그램의 범위이며, 스프링 상수는 약 15 내지 약 30ibs/인치 범위이다.

발사체의 본체는 또한 바람직하게는 주조 가능하며 기폭 장치와 접촉 상태인 폭발성 장약을 포함한다. 폭발성 장약은 TNT, PETN , RDX, HMX, 암모늄 나이트라이드-기반 폭약 및 그 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된다.

폭발성 장약과 기폭 장치(기폭제를 포함한)는 본체의 전방부 내에 위치하여 바위더미와의 접촉시 장약과 기폭 장치가 분리되게 한다. 본체의 벽들은 바람직하게는 플라스틱 또는 다른 깨지기 쉬운 재료로 형성되며, 약 1 내지 약 6mm 범위의 두께를 가져 오발의 경우 발사체의 분리를 용이하게 한다.

대표적으로, 기폭 장치가 발사체 내에 삽입되기 직전에 기폭제는 기폭 장치의 본체 내에 삽입된다. 기폭 장치(기폭제가 없는), 기폭제, 발사체 본체 및 푸셔 플레이트, 및 폭발성 장약은 개별적으로 선적되며 한 장소에서 조립된다. 이는 기폭 장치 내에 기폭제를 위치시키고; 기폭 장치를 고정하기 위하여 발사체 본체 내의 통로 내에 기폭 장치를 위치시키며; 발사체의 선단 내에 폭발성 장약을 위치시켜 완전히 조립된 발사체를 형성함으로서 이루어진다.

기폭 장치는 본체 내의 포켓 내에 수용되며, 포켓은 발사체의 이동에 따라 기폭 장치의 길이 방향 폭 방향으로의 이동을 허용한다. 이 방법에서, 낮은 비행 속도일지라도 불발의 가능성을 현저하게 줄어든다. 포켓 내에서의 기폭 장치의 이동은 스트라이커가 보다 쉽게 뇌관에 충돌하는 것을 허용할 것이다.

본체는 또는 다수의 리브들을 포함할 수 있어 바위 더미와의 충돌시 폭발성 장약을 지지한다. 바람직하게는, 폭발성 장약의 변형과 리브들 사이의 간격으로의 흐름을 억제하기 위하여 6개 또는 그 이상의 리브가 사용된다.

보다 원하는 비행 특성들을 제공하기 위하여, 발사체의 중심(重心)은 바람직하게는 본체부와 꼬리부의 압력 중심 내에 위치한다. 따라서, 중심과 압력의 중심은 발사체의 길이방향의 축을 따라 하나로부터 오프셋(offset)된다. 이러한 결과를 달성하기 위하여, 발사체 본체의 외경은 꼬리부 외경의 약 25% 내지 약 100%, 발사체 본체의 길이는 꼬리부 길이의 약 50%이다.

발사 튜브는 튜브로부터 발사체를 발사시키기 위한 추진 장약을 수용하기 위하여 튜브의 바닥에 캐비티를 포함한다. 추진 장약은 추진제 또는 폭약과 같은 적절한 에너지 물질이다.

푸셔 플레이트는 추진 장약과 발사체 바닥 사이에 위치한다. 푸셔 플레이트는 발사체의 바닥에 분리 가능하게 접촉한다. 푸셔 플레이트는 실질적으로 채워진 고체 디스크로서, 푸셔 플레이트 아래의 튜브의 일부를 실질적으로 밀봉한다. 결과로서, 추진 장약의 폭발시 푸셔 플레이트 아래 캐비티 내의 압력이 푸셔 플레이트 위 튜브 내의 압력을 초과하는 상태로 푸셔 플레이트 양단에 압력 차이가 존재한다. 압력 차이는 약 25m/초보다 큰 속도로 푸셔 플레이트와 발사체를 튜브로부터 민다.

점화 튜브 및/또는 발사체는 원격 제어 요소를 포함할 수 있어 발사체의 원격 점화, 활성화 및 기폭을 허용한다. 예시적인 목적으로, 튜브는 조작원이 보유하고 있는 송신기로부터의 제어 신호를 수신하고 발사체 내의 수신기로 제 2 제어 신호를 송신하는 수신기/송신기를 포함할 수 있으며, 그리고/또는 추진 장약을 기폭시키며, 그로 인하여 발사체가 점화된다. 발사체는 튜브 내의 송신기 또는 조작원이 보유하고 있는 송신기로부터의 제어 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 수신기 유니트를 포함할 수 있다. 수신기 유니트는 차례로 기폭 장치를 선활성화, 활성화 또는 폭발시키기 위한 제어 신호를 발생할 수 있다. 발사체는 또한 하나 또는그 이상의 카운터를 포함할 수 있어 튜브로부터의 발사체의 점화 후에 시간 간격을 결정하고 기폭 장치의 완전한 활성화를 위하여 제어 신호를 제공하며 또는 설정된 시간이 경과된 후 기폭 장치를 폭발시킨다.

다른 실시예에서, 본 발명은 굴착 공정에서의 바위의 본체를 제거하기 위한 방법을 제공한다. 본 발명은,

(a) 발사체를 포함하는 발사 튜브를 조준하여 발사 후 발사체를 바위의 본체 미리 설정된 목표 영역에 충돌시키는 단계;

(b) 떨어진 위치로부터의 제어 신호를 수신기로 전송하여 발사체의 발사 및 발사체의 활성화중 적어도 하나를 발생시키는 단계:

(c) 튜브로부터 발사체를 발사시키는 단계; 및

(d) 목표 영역에 발사체의 탄두를 접촉시키는 단계를 포함한다.

대표적으로, 튜브를 떠난 후의 발사체의 속도는 250m/초이며, 보다 대표적으로는 약 25 내지 약 150m/초 범위이다.

지하 또는 야간에서의 장치의 조준은 비교적 직선적이다. 플래쉬 라이트 또는 레이저와 같은 방사 발광 장치는 튜브 상에 분리가능하게 장착되며, 장치로부터의 광 빔은 원하는 목표 영역과 정렬되어 목표에 발사 튜브를 일치시킨다. 이 방법론은 매우 정확하며 발사체가 목표 영역을 벗어나는 가능성을 감소한다.

본 방법은 원격적으로 발사체를 활성화하고 폭발시키는 단계를 더 포함한다. 예시적인 목적으로, 본 방법은 발사체가 발사될 때 및 카운터가 예정된 시간 간격이 경과될 때 제 2 제어 신호를 카운터로 전송하는 단계와; 발사체 내의 기폭 장치용 마지막 활성 스위치를 연결하는 단계 및 발사체 내의 폭발성 장약을 점화시키기 위하여 기폭 장치를 기폭시키는 단계 중에서 적어도 하나를 수행하기 위하여 제 3 제어 신호를 발생시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 제어 신호를 전기 에너지로 변환하는 단계; 및 변환 단계에서 설정된 양의 전기 에너지가 발생될 때 전기 에너지를 발사 단계를 시작하기 위하여 발사 장치로 전달하거나 또는 발사체 내의 점화 장치로 전달하는 단계를 포함한다.

도 1 및 도 9 내지 도 11을 참고하면, 본 발명에 따른 시스템(10)은 발사 튜브(14; launching tube), 베이스(18), 앵커 스파이크(22; anchor spike), 조준 장치(24), 푸셔 플레이트(26; pusher plate) 및 발사체(30; projectile)를 포함한다.

베이스(18)는 발사체(30)와 푸셔 플레이트(26) 아래에 위치하는 캐비티(34)를 더 포함하며, 캐비티는 발사 튜브(14)로부터 발사체(30)를 발사시키기 위한 추진 장약(14; propelling charge)을 갖는다. 캐비티(34)는 발사 튜브(14)의 내부에 위치하는 내부 튜브(38)에 의해 형성되며 내부 튜브(38)의 벽들은 푸셔 플레이트(26)를 지지한다. 따라서, 내부 튜브(38)의 외경은 푸셔 플레이트(26)의 외경과 동일하거나 작다.

추진 장약(40)은 직물, 종이 및/또는 대전 방지(antistatic)성 및/또는 방수/수분성 플라스틱 파우치 내에 담겨진, 발광탄(pyrotechnic; 예를 들어, 흑색 화약) 또는 발사 화약과 같은, 활성 재료에 의하여 형성된다. 파우치는 기폭약(initiater)이 삽입된 슬릿 또는 포켓(42)을 구비한다. 추진 장약을 기폭시키기 위한 기폭약(46)은 베이스(18) 내의 구멍(50)을 통과한다.

앵커 스파이크(22)는 발사 추력의 흡수를 통하여 시스템을 위한 측 방향 및 축방향 안정성을 제공하여 튜브의 소정의 방향(즉, 조준)의 상실없이 원격으로 발사되어진다. 예를 들어, 스파이크는 땅 속으로 또는 지지 암반들 사이로 강제 끼워질 수 있다. 암반, 모래 부대, 목재 또는 다른 적절한 물체들이 발사 튜브 밑 그리고/또는 주변에 배치될 수 있어 원하는 위치에서 발사 튜브(14)를 지지한다.

추진 장약을 캐비티(14) 내에 배치하기 위하여, 발사 튜브(14)는 베이스(18)와 내부 튜브(38)에 분리가능하게 연결된다. 록킹 핀(54; 발사 튜브와 내부 튜브의 인접하는 벽을 통과한다)은 발사 튜브(14)를 내부 튜브(38)에 부착 또는 내부 튜브로부터 제거할 수 있게 한다. 이해되는 바와 같이, 발사 튜브(14)가 내부 튜브(38)로부터 분리될 때 추진 장약은 캐비티 내에 위치한다.

발사 튜브, 베이스 및 스파이크는 바람직하게는 금속 합금 또는 합성물(예를 들어, 스틸 또는 알루미늄) 또는 플라스틱과 같은 적절한 재료로부터 제조되어 견고한 구조를 제공하고 각 발사 후에 시스템의 재사용을 가능하게 한다. 이해되는 바와 같이, 파괴된 후, 시스템은 바위들에 매몰될 수 있으며 또는 채광 기계류는 시스템에 의해서 구동될 수도 있다. 전자의 경우, 재사용을 위하여 시스템을 바위들 밑으로부터 꺼내기 위한 체인 또는 다른 적합한 장치(도시되지 않음)가 발사 튜브(14) 또는 베이스(18)에 부착될 수 있다.

조준 장치(24)는 대표적으로 플래쉬 라이트(flash light) 또는 레이저와 같은 발광 장치로서, 발사 튜브(14)에 부착가능하게 장착되어 튜브를 원하는 목표에 정렬시킨다. 조준 장치(24)는 발사 튜브(14)의 외부 표면과 동일한 형태를 갖는 원형 새들(58; saddle)을 구비하여 장치(24)를 발사 튜브(14)에 자리잡게 한다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 푸셔 플레이트(26)는 디스크(disc) 형이며, 캐비티(34) 위의 발사 튜브(14)의 내경보다 다소 작은 외부 직경을 갖는다. 푸셔 플레이트와 발사 튜브의 벽들 사이의 효과적인 밀봉 형성을 용이하게 하기 위하여 푸셔 플레이트의 외주면과 발사 튜브의 내벽 사이의 간격은 바람직하게는 단지 약 0.120 인치 이하이며, 보다 바람직하게는 단지 약 0.045 인치이다. 푸셔 플레이트는 푸셔 플레이트(26)의 하면상의 오목한 영역(62)에 의하여 형성된 후면 립 밀봉(lip seal)을 구비하여 발사 튜브(14) 내의 가스 압력 밀봉을 향상시키며, 따라서 발사 효율을 향상시킨다. 오목한 영역(62)은 발사체 아래의 압력 포켓(pocket)을 제공하여 발사 튜브(14) 내에서 발사체를 가속시킨다. 푸셔 플레이트(26)는 가로지르게 향하는 골이진 다수의 홈들(66a-d)을 가지며, 이 홈들은 발사체(30)의 핀들(70a-d; fins)과 정렬된다. 홈들은 꼬리핀들(tailfins)을 분리가능하게 지지하며, 따라서 발사과정시 발사체는 적소에 놓여지며, 발사 과정시 꼬리핀들을 구조적으로 지지하여, 그로 인하여 보다 높은 압력 및 발사 속도를 실현할 수 있다. 공기 저항은 발사 튜브(14)가 이탈되는 즉시 푸셔 플레이트로 하여금 발사체 후미로부터 분리되게 하며, 그로 인하여 목표로의 발사체의 안정적인 비행을 가능하게 한다. 푸셔 플레이트(26)는 대표적으로 재사용할 수 없으며, 예를 들어 플라스틱과 같은 값이 저렴하고 경량의 재료로 형성된다. 푸셔 플레이트는 발광탄뿐만 아니라 압축된 공기 또는 다른 가스들을 이용하여 발사체가 발사 튜브(14)로부터 발사되게 한다.

도 1, 도 5a, 도 5C, 도 6 및 도 12는 발사체(30)의 다양한 도면들이다. 발사체(30)는 탄두부(74; nose section), 본체부(78) 및 꼬리부(82)를 구비한다. 탄두부(74)는 실질적으로 편편하거나 오목하여 충돌시 발사체가 고르지 못하거나 또는 각이진 바위면들로부터 벗어날 가능성이 감소되며, 그로 인하여 폭발성 장약이 폭발되지 않는다. 본체부(78)는 폭발성 장약(86)을 담고 있으며, 나타낸 바와 같이, 기폭 장치(90)는 발사 직전에 발사체 본체 내에 배치된다. 꼬리부(82)는 다수의 꼬리핀들(90a-d)을 구비하여 발사체의 궤도를 안정하게 한다. 발사체 본체는 매우 다양한 저렴하고 경량의 재료들로부터 제조될 수 있으며, 가장 바람직한 사출 성형된 플라스틱으로 제조될 될 수 있다

본체부(78)는 꼬리핀들(70a-d)로 변화된 만곡된 또는 형상화된 후미(94)를 구비하여 비행 동안 발사체 본체 위에 기류 변화를 제공한다. 이해될 바와 같이, 후미(94)는 또한 꼬리핀을 향하여 하향으로 각이 질 수 있어 동일한 목적을 달성할 수 있다.

원하는 비행 특성들을 제공하기 위하여, 발사체의 중심(重心)은 본체부 및 꼬리부의 압력 중심 내에 위치하는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 실현하기 위하여, 꼬리의 직경은 바람직하게는 본체 직경의 약 25%, 보다 바람직하게는 약 50% 내지 약 100%, 보다 더 바람직하게는 약 75%이며, 꼬리의 길이(L)는 바람직하게는 발사체(30)의 전체 길이(LT)의 적어도 약 60%, 보다 바람직하게는 약 70 내지 약 80% 범위이다.

본체부(78)는 폭발성 장약(86)을 지지하기 위한 다수의 내부 리브들(70a-d: ribs)을 갖는다. 독립된 압력 분산기를 요구하지 않고 발사 동안에 폭발성 장약(86)을 지지하기 위하여 발사체는 후미(94)의 내부 표면상에 위치한 적어도 6개, 보다 바람직하게는 적어도 8개의 내부 리브들(98a-h)을 구비하여 발사 가속 동안에 폭발성 장약이 분해되는 것을 방지한다.

폭발성 장약(86)은 바람직하게는 "펜톨라이트(PENTOLITE)", "콤프-비(COMP -B)"와 같은 주조된 폭약(cast explosive) 또는 적절한 주조가능한 폭약이며, 이는빠른 폭발 속도를 갖는다. 장약(86)은 탄부부(74) 내에서 노출되며, 도 8에 도시된 바와 같이, 기폭 장치(90)가 기폭되기 전에 바위 표면(110)과 접촉하면 변형된다. 이는 폭발성 장약의 폭발로부터의 충격파를 바위로 우수하게 전달한다.

불발(예를 들어, 기폭이 실패된 기폭 장치를 통한)의 경우에, 바위 표면과 충돌할 때 탄두부는 부서지고 발사체 폭발성 장약(86)은 과립상 분말로 분해되도록 발사체(30)의 구조적 강도는 설계되며, 그로 인하여 인원과 장비에 폭발되지 않은 장약이 인원과 장비에 무해하게 한다. 따라서, 벽의 강도가 충분히 낮게 유지되는 반면에 비행 동안 폭발성 장약에 의하여 벽에 가해지는 압력을 지탱하기에 충분한 강도를 제공하기 위해서는 본체부(78) 주변의 외부 벽의 두께를 약 1 내지 약 6mm의 범위, 보다 바람직하게는 약 2 내지 약 5mm의 범위로 하여 불발의 경우에 충돌시 발사체의 선단부가 분리되게 한다. 또한 본체부(78)의 리브들(90a-h)은 또한 본체부(78)에 특별한 보강을 제공하도록 설계되어 불발의 경우에 폭발성 장약이 완전히 분리되는 것을 보장하는 특별한 분쇄 특징들을 얻는다.

도 7에 기폭 장치(90) 구성의 횡단면도가 도시된다. 기폭 장치(90)는 스트라이커(114; striker), 스트라이커(114)를 바이어싱(biasing)하는 탄성 부재(118), 뇌관(122; primer), 기폭제(126; detonator), 뇌관(122)으로부터 스트라이커(114)를 분리하기 위한 안전 핀(130; 예를 들어 , 코터(cotter) 핀), 기폭제 홀더(125), 후미 플러그(127) 및 기폰 장치 본체(123)를 포함한다. 대표적으로 금속 또는 플라스틱으로 구성된 스트라이커는 기폭 장치(90) 내에 이동 가능하게 장착되어 있어 스트라이커는 기폭 장치 본체(123) 내에서 전방으로 이동할 수 있다. 발사체가 바위 표면에 충돌할 때, 스트라이커(114)는 바이어스된 탄성 부재(118)를 극복한 후 뇌관에 충돌한다. 뇌관은 기폭되며 다음에는 기폭제(26)를 기폭시키며, 기폭제는 다음에 폭발성 장약(86)을 기폭시킨다. 기폭 장치(기폭제가 없는)의 장전 동안, 안전핀(30)은 스트라이커(114)가 뇌관(122)과 접촉하는 것을 방지하며, 그로 인하여 충격 퓨즈(impact fuse)의 우발적인 점화를 방지한다. 이 특징은 기폭 장치가 UN 1, 3S 운송 안전 분류를 갖게 한다.

기폭 장치(90)는 기폭 장치 통로(134) 내에 이동가능하게 그리고 느슨하게 장착되어 기폭 장치는 어떤 측방향(측부 대 측부) 및 길이방향(종단 대 종단) 운동을 하게 한다. 이는 기폭 장치(90)의 외부 벽과 기폭 장치 통로(134)의 내부 벽 사이에 간격을 갖게 함으로서 이루어진다. 이 간격은 통로 내의 고정된 위치에 견고하게 지지된 기폭 장치와 비교하여 보다 신뢰성 있는 기폭을 제공한다는 것을 발견하였다. 기폭 장치의 측벽과 포켓의 측벽간의 간격은 바람직하게는 약 0.5 내지 약 4.0mm의 범위이다. 기폭 장치(90)는 폭발성 장약과의 접촉에 의하여 후방 대 전방이동이 더 가능하다. 바람직하게는 포켓 용적은 바람직하게는 기폭 장치 용적의 약 45 내지 약 90% 범위이다; 포켓의 길이는 바람직하게는 기폭 장치(90) 길이의 약 75 내지 약 100%의 범위이다: 그리고 포켓의 폭은 바람직하게는 기폭 장치(90) 폭의 약 65 내지 약 95% 범위, 보다 바람직하게는 약 75 내지 85% 범위이다.

부가적으로, 도 5B에 도시된 제 2 기폭 장치의 구성에서, 기폭 장치(90)는 후방 종단(142)보다 더 폭이 넓은 전방 종단(138)을 가지며, 이는 기폭 장치가 정확한 방향으로만 기폭 장치 통로(134) 내로 삽입되게 한다. 이는 부정확한 조립을방지한다.

시스템의 작동을 설명한다. 튜브를 조준하기 전에, 발사 튜브(14)는 내부 튜브(38)와 베이스(18)로부터 제거되며, 추진 장약(40)은 내부 튜브(38) 내의 캐비티(34) 내에 배치되고, 추진 장약과 연결된 기폭약(46)은 구멍(50)을 통과하며, 발사 튜브(14)는 내부 튜브(38)와 베이스(18)에 다시 부착되고, 록킹 핀(54)은 삽입되어 발사 튜브와 베이스를 위치에 고정하며, 앵커 스파이크(22)는 바위에 의하여 지지되거나 땅속으로 밀려진다. 발사 튜브를 조준하기 위하여, 조준 장치(24)는 발사 튜브 상에 배치되며, 광선은 조준 장치(24)로부터 방사되며, 발사 튜브는 광선이 원하는 목표 영역을 비출 때까지 위치가 움직인다. 발사 튜브와 베이스가 조준된 위치에 고정되면 조준 장치(24)는 발사 튜브로부터 제거된다.

먼저 기폭제를 기폭 장치의 개방단 내로 삽입하고, 기폭 장치를 기폭 장치 통로 내로 위치시키고 또한 추진 장약을 발사체의 전방에 위치시킴으로서 발사체는 조립된다.

푸셔 플레이트(26)는 꼬리핀들(70a-d)의 바닥과 결합하며, 조립된 발사체(30)와 부착된 푸셔 플레이트(26)는 발사 튜브 내로 배치된다. 그 뒤 발사 영역에서 사람을 철수시킨다. 적절한 절차들(예를 들어, 원격 제어 장치, 전기적 또는 비전기적 충격 또는 도전선)을 이용하여 추진 장약(40)을 기폭시키며, 발사체는 튜브로부터 발사된다.

발사체가 목표 영역에 충돌할 때, 폭발성 장약은 다소 변형되어 바위면의 형태와 일치되며, 발사체와 바위면간의 접촉력은 탄성 부재(16)의 저항을 극복하기충분한 힘으로 스트라이커(114)를 앞으로 발사시킨다. 그 뒤 스트라이커의 뾰족한 종단(200)은 기폭약(126)을 점화시켜 기폭시키는 뇌관(122)과 충돌하여 기폭시킨다. 기폭제의 기폭은 바위면을 조각내어 부서지게 하는 폭발성 장약(86)을 폭발시킨다.

본 발명의 제 2 실시예에서, 시스템은 튜브를 운송하고 배치시키는 하나 또는 그 이상의 가동 유니트, 시스템의 원격 작동을 할 수 있는 전송, 수신, 수집 유니트 및/또는 튜브로부터 떨어진 위치로부터 튜브를 조준하는 원격 관찰 장치를 포함할 수 있다.

제 2 실시예의 중요한 관점은 부호화된 무선 신호와 같은 전자기 에너지를 이용하는 것이며, 이는 채광 및 건축 작업 분야에서 공통적인 무선 주파수의 다른 관계없는 소스(source)에 의한 우발적인 기폭이 없이 발사체의 기폭에서부터 발사체 내의 폭발성 장약의 마지막 배치까지 작업자가 원격으로 그리고 안전하게 시스템의 작동을 제어하게 한다.

기재된 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 시스템은 상술한 시스템에 더하여 다음의 요소들중 하나 또는 전부를 포함할 수 있다.

가동 캐리어 또는 다른 적합한 플랫폼

원격 관찰 장치

RF 컨트롤러/송신기

RF 수신기/송신기

발사체 및 추진 장약 내의 RF 수신기/컬렉터

캐리어는 변형된 채광 기계 또는 다른 적절한 캐리어일 수도 있다. 캐리어는 변형되어 발사 튜브를 장착하며, 발사 튜브는 (1) 위치 실린더에 의하여 목표 바위 더미에 위치되고 조준될 수 있으며, 또는 (2) 퀵-히치(quick-hitch) 또는 다른 적절한 배열에 의하여 위치로 떨어지고 캐리어로부터 분리될 수 있다. 목표 바위 더미가 조각날 때 실질적인 바위 미끄러짐이 예상된다면, 후자는 캐리어를 위험 통로(harm's way) 밖으로 이동되게 한다. 도 13은 대표적으로 그 선단에 장착된 발사 튜브를 갖는 로드-호울-덤프(load-haul-dump: LHD) 캐리어를 도시한다.

도 14a 및 도 14B에 묘사된 바와 같이 캐리어는 한발을 위해 위치되며, 또는 한발을 위한 발사 튜브를 위치시킨다. 위치되면, 조작원은 안전 지대로 이동하여 발사 장치를 점화한다.

작업 인원이 불안정한 바위 더미들이 갑자기 분리될 수 있는 위험 구역으로 이동하지 않고도 목표 바위 더미를 안전하게 관찰할 수 있도록 원격 관찰 장치가 사용될 수 있다. 어떠한 경우에서, 목표 바위 더미(예를 들어, 장애물이 가장자리 아래에 있는 드로우포인트에서, 노천굴 내에서 독립적으로 서있는 둥근 돌 또는 불안정한 바위벽들)에 대한 조준선이 있을 것이다. 다른 예들에서, 목표 바위 더미는 보이질 않을 수 있다(예를 들어, 드로우포인트의 산마루 근처의 높은 드로우포인트(drawpoints) 장애물 골(well)). 어느 쪽 예에서, 원격 관찰 장치는 원격으로 작동하는 카메라 또는 광학 렌즈를 포함한다. 원격 관찰 장치의 카메라 또는 다른 수단은 캐리어 또는 발사 튜브 상에 장착될 수 있으며, 목표 바위 암석의 영상을 얻기 위하여 사용될 수 있다. 이 카메라는 후술하는 바와 같이 조작원에의하여 제어될 수도 있다.

RF 컨트롤러/송신기는 작업자가 휴대하여 운반하는 핸드 헬드(hand held) 유니트로 구성된다. 컨트롤러는 캐리어 또는 발사 튜브상에 위치하는 수신기/송신기와 연결될 수 있는 RF 수신기를 포함한다. 컬렉터/송신기는 수백 미터까지의 짧은 범위를 넘어 신호를 전송할 수 있다. 컬렉터/송신기는 전자 부품들, 특히 실리콘 칩 및 관련 소프트웨어를 포함하여 조작원이 부호화된 지시를 RF 수신기/송신기로 전송한다. 컬렉터/송신기는 우발적인 작동을 방지하기 위한 안전 스위치들, 키코드 또는 다른 지시를 입력하기 위한 키보드 및 조작원만이 작동시킬 수 있는 소프트웨어 코드를 포함한다. 키코드 또는 부호 코드는 때때로 변경될 수 있어 지속적인 보안을 보장한다.

현대 채광 산업에서, 채광 통신, 휴대 전화 , 대형 기계들로부터의 엔진 소음 및 컴퓨터들과 관련된 RF 노이즈 원이 존재한다. 본 발명의 한 부분인 RF 컬렉터/송신의 주요 안전 특징의 하나는 전송되는 RF 신호가 부호화되어 수신기/송신기가 이들 부호화된 신호에 대해서만 응답할 뿐 동일 캐리어 주파수상의 신호들을 포함하는 다른 외부로부터의 RF 신호에 대해서는 응답하지 않는다는 것이다.

RF 수신기/송신기는 캐리어 또는 발사 튜브상에 위치한다. 이 유니트는 RF 컬렉터/송신기로부터 부호화된 제어 신호를 수신하며 이 신호들을 발사 튜브 내의 발사체 상에 탑재된 RF 수신기/컬렉터와 발사체 추진 시스템과 관련된 유니트로 재전송한다. 유니트는 발사 튜브의 위치를 제어하기 위한 제어 신호들 또한/또는 목표 바위 더미를 관찰하기 위하여 사용되는 원격 카메라 또는 광학 렌즈를 제어하기위한 제어 신호를 수신 및 재송신하기 위하여 사용될 수도 있다.

수신기/송신기가 "발사" 명령을 발행할 때, 수신기/송신기는 부호화된 지시를 발사체에 전송하여 발사체 내의 도화선을 작동하고, 전압을 가하고 자체를 예비-활성화한다. 수신기/송신기는 또한 부호화된 지시들을 발사체 추진 시스템을 기폭시키는 수신기/컬렉터 유니트로 전송한다.

수신기/컬렉터는 유니트는 추진 장약뿐만 아니라 발사체 내에 위치할 수 있다. 어떠한 경우에서, 하나 또는 그 이상의 수신기/컬렉터 유니트는 각각에 대해서 사용되며 유니트는 소모 가능한 품목으로 고려되어 바람직하게는 낮은 가격이다.

부호화된 신호를 인식하여 동력을 올리고 발사체를 발사할 때 추진 장약(예를 들어, 무연 화약, 전기 도화선, 및 작은 기폭 장약을 포함하는 카트리지) 내에 위치한 수신기/컬렉터 유니트가 작동한다. 이 신호를 수신하면, 유니트는 전자기 에너지를 수집하여 전기 에너지로 변화하며, 이 전기 에너지는 캐패시터와 같은 전기 저장 장치 내에 저장된다. 이 유니트 내의 칩이 정확한 전하가 저장되었음을 결정할 때, 칩은 제어 신호를 발생하여 발사체를 발사시키기 위하여 추진 장약을 기폭시킨다.

대안적으로, 발사체 뒤의 발사 튜브 내로 압축된 공기를 배출하는 솔레노이드 작동 밸브를 개방함으로서 캐리어 또는 발사 튜브 상의 수신기/송신기 유니트는 발사체를 직접적으로 점화시킬 수 있다. 대안적으로, 압축된 가스 카트리지를 배출시키기 위하여 전기 솔레노이드를 작동시킴으로서 캐리어 또는 발사 튜브 상의 수신기/송신기 유니트는 발사체를 직접적으로 점화시킬 수 있다.

발사체 내부에 위치한 수신기/컬렉터 유니트는 발사체에 장전된 폭발성 장약을 기폭시키는 퓨즈의 동작, 전압 인가, 활성화 및 제어를 위하여 사용된다. 이 유니트는 부호화된 신호를 인식하여 동력을 올릴 때 작동한다. 이 신호를 수신하면, 유니트는 전자기 에너지를 수집하여 전기 에너지로 변화하며, 이 전기 에너지는 캐패시터와 같은 탑재 전기 저장 장치 내에 저장된다. 이 유니트 내의 칩이 정확한 전하가 저장되었음을 결정할 때, 칩은 제어 신호를 발생하여 폭발성 장약 내의 퓨즈를 미리 활성화시킨다(마지막 활성화는 발사체가 발사 튜브를 이탈한 후에 실행된다). 전기 저장 장치는 충분한 전하를 보류시켜 부가 활성화를 동작시키고 발사체의 발사후 및 발사체의 후속 비행 동안에 발생하는 기능을 제어한다.

추진 장약을 위한 수신기/컬렉터의 기능적인 요소들이 도 17에 도시된다. 발사체 내에 위치한 수신기/컬렉터의 기능적인 요소들은 도 18a 및 도 18B에 도시된다.

전자, 무선-제어 퓨즈 또는 기폭 장치는 상술한 기폭 장치에 우선하여 사용할 수 있으며, 본 시스템의 핵심이다. 많은 중요한 안정 기능들은 기폭 장치 내에 구축된다. 먼저, 발사체는 실질적인 폭발 장약을 포함하며 그 자체의 추진 장약을 운송까지 할 수도 있다. 된다. 조작원이 발사체를 꺼내 운송하고 발사 튜브 내에 장착할 때 폭발성 장약과, 만일 사용할 경우 추진 장약은 비활성 상태이며, 우발적으로 폭발할 수 없다. 둘째, 발사체가 발사될 때, 발사체가 발사된 후 어떠한 형태의 충돌 상황에 처해 있는지에 관계없이 폭발성 장약은 기폭한다. 위에 설명한 바와 같이, 발사체의 충돌은 경사 표면상에서 이루어질 수도 있으며, 이는 발사체 퓨즈가 파열되지 않을 수도 있다는 가능성을 높인다. 충돌의 경사도는 제어될 수 없으며, 폭발되지 않는 범위의 가능성은 안전 중요성으로 되며, 제 2 실시예의 시스템은 충돌시 분리되는 발사체뿐만 아니라 하나 또는 그 이상의 타이밍 카운터와 같은 자동 안전 장치를 포함하는 발사체를 사용한다. 이 유니트들은 발사력을 감지하는 작은 센서를 포함한다. 이 센서는 퓨즈가 먼저 활성화될 때까지 작동하지 않을 것이며, 따라서 부호화된 발사 명령이 수신되기 전까지 우발적으로 작동할 수 없다. 이 센서(압전, 기계적 또는 전자적인 센서)가 발사력을 감지하면, 하나 또는 그 이상의 카운터들을 작동한다. 발사 튜브를 비우기 위하여 발사체를 위한 충분히 긴 시간 후에 마지막 퓨즈 활성화 스위치를 접속하기 위하여 제 1 카운터는 설정된다. 이는 발사 주기 동안에 폭발성 장약의 우발적인 기폭을 방지한다. 발사체가 비행 상태이고 완전히 활성화된다. 발사체가 그의 목표 바위 더미에 도달해야되는 충분히 긴 시간 후에 발사체 내의 폭발성 장약을 기폭시키기 위하여 제 2 카운터는 설정된다. 이는 바위 더미 내에 기폭되지 않은 폭약이 없어야됨을 보장하는 자동 안전 특징이다. 대안적으로 제 2 카운터는 제 1 카운터가 종료된 후 시작될 수 있어야 한다(즉, 발사체가 발사 튜브를 벗어난 후). 선택은 수신기/컬렉터 칩 내에 프로그램가능하다.

기폭 장치의 대안적인 구성에서, 기폭 장치 또는 퓨즈 자체는 활성화 및 점화 회로에 접속된 도전기 기폭제, 또는 도전선(electric match) 또는 다른 소형의 폭발 기폭 장치를 포함할 수도 있다. 퓨즈는 센서 또는 (경사 충격 또는 발사체의 비행 방향의 변경시 동작에 충분히 민감한) 폐쇄(closing) 스위치를 포함할 수 있다. 퓨즈 시스템의 양 형태의 예들이 도 19a 및 도 19B에 도시되어 있다. 발사체 내에, 수신기/컬렉터 칩에 의하여 모두 제어되는 한 개 또는 다수의 퓨즈 조립체들이 있을 수 있다. 퓨즈 활성화(한개 또는 그 이상의 활성화 단계)를 위한 제어 로직과 퓨즈를 작동시키기 위한 전기적 에너지는 발사체에 탑재된 수신기/컬렉터에 저장되어 있다. 본 발명의 제 2 실시예에서, 퓨즈 활성화는 RF 제어기/송신기로부터 부호화된 신호를 송신하는 조작자에 의하여 원격적으로 실현된다. 발사체 내에 퓨즈를 설치하기 위하여 조작자가 필요할 수는 있지만, 시간이 없을 때 발사체 내의 에너지 원이 퓨즈의 활성화 및 기폭을 할 수 있을 것이다.

본 발명의 혁신적인 사항은 그 작동 시퀀스에 의하여 가장 잘 이해된다. 도 20a-20E는 드로우포인트 장애물을 제거하기 위하여 발사 튜브를 위치한 캐리어의 시퀀스(sequence)를 같이 도시한다. 캐리어에 부착되거나 캐리어에서 분리되는 발사 튜브를 위치하는 양 경우에서, 추진 및 퓨즈 시스템은 완전히 에너지를 받지 못하며 우발적인 기폭이 이루어질 수 없다. 캐리어가 위치로 이동되기 전에 발사체와 추진 장약은 발사 튜브 내로 로딩된다.

이제 조작자는 안전한 발사 위치로 이동한다. 조작자는 휴대식 RF 제어기/송신기 유니트를 이용할 수도 있어 목표 바위 더미를 원격적으로 관찰하고(만일 원격 관찰 시스템이 사용되면), 발사 튜브를 더 조준한다(만일, 원격 작동 시스템들이 이용되면).

발사 장치가 위치되고, 활성화되고 발사될 준비가 되면, 작업자는 부호화된 발사 명령을 캐리어 또는 발사 튜브 상에 위치하는 RF 수신기/송신기로 발행한다.발사 명령의 전송에 뒤이은 경우의 시퀀스가 도 21a-F에 개략적으로 도시되어 있다. 발사 명령의 결과는 발사체의 발사 및 목표 바위 더미와의 충돌 또는 발사체에 탑재된 수신기/컬렉터 유니트로부터 발행된 자동안전 자폭 명령에 의한 폭발성 장약의 기폭이다.

이제 도 13 내지 도 21의 보다 상세한 설명이 제공된다. 도 13은 조작원(202)에 의하여 구동되어 지하 갱도를 따라 이동하는 캐리어(201)를 도시한다. 발 사 튜브(203)는 퀵-히치(quick-hitch) 수압 방출 메커니즘(204)에 의하여 캐리어(201)의 선단상이 장착되거나 또는 제거 가능하게 지지된다. RF 수신기/송신기 유니트(205)가 발사 튜브(203)에 부착되어 있다. 조작원(202)은 RF 수신기/송신기 유니트(205)와 연결되는 휴대 RF 송신기/컨트롤러 유니트(도시되지 않음)를 휴대한다.

도 14a 및 도 14B는 발사 위치로 발사 튜브의 원격 설정을 도시하는 프레임의 시퀀스를 도시한다. 도 14a에서 캐리어(206)의 선단에 부착된 발사 튜브(207)를 갖는 캐리어(206)는 드로우포인트(208)의 가장자리 아래 위치로 이동한다. 다수의 큰 둥근 바위들이 드로우포인트(208)를 막고 있다. 도 14B에서, 캐리어(206)는 발사 튜브(207)를 분리하여 불안정한 장애물(209)의 밑의 드로우포인트(208) 아래에 내려 놓는다. 캐리어(206)는 갱도를 후퇴하여 안전 위치로 복귀한다.

발사체의 다른 구조가 도 15에 도시되어 있다. 발사체는 본체 쉘(210) 및 전형적으로 500 psi(3.5 MPA)만큼의 높은 발사 압력을 지탱하기에 충분한 두께의 푸셔 플레이트(211)를 포함한다. 본체의 후미부는 콘크리트와 같은 비활성 충진재료(212)로 채워져 있다. 발사체의 선단부 내의 캐비티는 높은 폭발성 폭약(213)으로 채워져 있다. RF 수신기/컬렉터 유니트(214)는 발사체 내에 위치한다. 센서 또는 충돌 폐쇄 스위치(215)는 발사체에 탑재되어 위치한다. RF 수신기/컬렉터 유니트(214)는 실리콘 칩을 함유하며, 실리콘 칩은 차례로 전하 수집 및 저장 장치, 가속 센서, 활성화 스위치, 카운터 및 기폭제를 포함한다. 충돌시 센서 또는 충돌 폐쇄 스위치는 신호를 송신하거나 회로를 완성한다. 발사체가 규정된 시간 내에 대상물과 충돌하지 않는 경우에, RF 수신기/컬렉터 유니트(214)는 주 폭발성 장약(213)을 폭발시켜 폭발되지 않은 폭발물이 바위 더미 내에 남아 있는 것을 방지한다.

발사체의 다른 구조가 도 16에 도시되어 있다. 발사체는 폭약(217)을 위한 컨테이너(216), 예를 들어 플라스틱 핀에 의하여 형성된 경량의 본체(218) 및 전형적으로 100 내지 200 psi(0.70 내지 1.4 MPA)와 거의 비슷한 발사 압력을 지탱하기에 충분한 두께의 푸셔 플레이트(211)를 포함한다. 이 구조에서, 전체 선단 컨테이너(216)는 폭약(217)으로 채워져 있다. 도 16에 도시된 바와 같은 무거운 발사체 내에는, RF 수신기/컬렉터 유니트(220)는 폭약(217)의 본체 내에 위치한다. 센서 또는 충돌 밀폐 스위치(221)는 발사체의 전방부에 위치한다. RF 수신기/컬렉터 유니트(220)는 RF 수신기/컬렉터 유니트(214)는 실리콘 칩을 함유하며, 실리콘 칩은 차례로 전하 수집 및 저장 장치, 가속 센서, 활성화 스위치, 카운터 및 기폭제를 포함한다. 충돌시 센서 또는 충돌 폐쇄 스위치는 신호를 송신하거나 기폭제로 하여금 폭발성 장약(217)을 폭발시키게 하는 회로를 완성한다. 발사체가 규정된 시간내에 대상물과 충돌하지 않는 경우에, RF 수신기/컬렉터 유니트(220)는 주 폭발성 장약(213)을 폭발시켜 폭발되지 않은 폭발물이 바위 더미 내에 남아 있는 것을 방지한다.

추진 장약을 점화시키는 수신기/컬렉터 유니트(220)의 기능적인 요소들이 도 17 내에 도시되어 있다. 수신기/컬렉터 유니트(220)는 컬렉터(224)에 부착된 수신 안테나(223)를 포함하며, 컬렉터는 정확하게 부호화된 전자기 에너지를 수집하고 이 에너지를 (캐패시터와 같은) 저장 장치(225)에 저장한다. 저장 장치(225) 내에 적당한 양의 전하가 축적될 때, 스위치(226)가 연결되어 저장된 전기 에너지가 발사체를 발사시키는 추진 장약용 기폭 장치(227) 양단에 공급(dumping)된다.

폭발성 장약 내의 퓨즈의 활성화 및 자동 안전 동작을 제어하는 수신기/컬렉터 유니트(220)의 기능적인 요소들이 도 18a 및 도 18B에 두 가지 경우로 도시되어 있다. 도 18a에서, 센서(229)는 발사 튜브 내에서의 가속도의 시작과 목표 바위 더미에 대한 발사체의 충격을 감지하기 위하여 사용된다. 수신기/컬렉터 유니트(228)는 컬렉터(231)에 부착된 수신 안테나(230)를 포함하며, 컬렉터는 정확하게 부호화된 전자기 에너지를 수집하고 이 에너지를 (캐패시터와 같은) 저장 장치(232)에 저장한다. 저장 장치(232) 내에 적당한 양의 전하가 축적될 때, 스위치(233)가 연결되어, 그로 인하여 퓨즈 회로가 미리 활성화된다. 한편, 추진 장약은 기폭되었으며, 발사체는 가속을 시작한다. 센서(229)는 시간 후에 발사체가 발사 튜브에서 나오는 것을 허용하는 스위치(235)를 연결하는 카운터(234)를 동작시킨다. 카운터(236)는 발사 시작시 또는 카운터(234)의 후반에서 시작한다. 발사체가 목표바위 더미에 충돌할 때, 센서(229)는 스위치(237)를 연결하여 저장 장치(232)에 저장된 전기 에너지가 발사체 내의 주 폭발성 장약을 기폭시키는 기폭장치양단에 공급된다. 발사체가 바위 더미에 충돌하지 않거나 안전 시간 안에 기폭이 실패한 경우에, 카운터(236)는 끝까지 시간을 재며 스위치(237)를 연결하여 저장 장치(232)에 저장된 전기 에너지가 발사체 내의 주 폭발성 장약을 기폭시키는 기폭 장치(227) 양단에 공급된다. 도 18B에서, 수신기/컬렉터 유니트(239) 내의 작은 센서(238)는 발사체의 발사를 감지한다. 수신기/컬렉터 유니트(239)는 컬렉터(241)에 부착된 수신 안테나(240)를 포함하며, 컬렉터는 정확하게 부호화된 전자기 에너지를 수집하고 이 에너지를 (캐패시터와 같은) 저장 장치(242)에 저장한다. 저장 장치(242) 내에 적당한 양의 전하가 축적될 때, 스위치(243)가 연결되어, 그로 인하여 퓨즈 회로가 미리 활성화된다. 한편, 추진 장약은 기폭되며, 발사체는 가속을 시작한다. 센서(238)는 시간 후에 발사체가 발사 튜브에서 나오는 것을 허용하는 스위치(245)를 연결하는 카운터(244)를 동작시킨다. 카운터(246)는 발사 시작시 또는 카운터(244)의 후반에서 시작한다. 발사체가 목표 바위 더미에 충돌할 때, 충돌 스위치는 연결되고 저장 장치(242)에 저장된 전기 에너지가 발사체 내의 주 폭발성 장약을 기폭시키는 기폭장치 양단에 공급된다. 발사체가 바위 더미에 충돌하지 않거나 안전 시간 안에 폭발이 실패한 경우에, 카운터(246)는 끝까지 시간을 재며 스위치(247)를 연결하여 저장 장치(242)에 저장된 전기 에너지는 충격 스위치를 바이패싱(bypassing)하는 기폭 장치 양단에 공급된다.

전형전인 퓨즈 조립체의 기능적 요소들이 도 19a 및 도 19B에 두 가지 경우로 도시되어 있다. 도 19a에서, 센서(248)는 목표 바위 더미에 대한 발사체의 충격을 감지한다. RF 수신기/컬렉터 유니트(249)는 RF 수신기 요소, 적합하게 부호화된 RF 에너지가 전기 저장 장치 내에 수집되게 하는 부호 디코더, 발사 전에 퓨즈를 미리 활성화시키기 위하여 연결되는 스위치, 발사체가 발사 튜브를 떠난 후 마지막 활성 스위치가 연결될 때를 결정하는 카운터, 및 발사체가 바위 더미에 충돌하지 않거나 안전 시간 내에 폭발이 이루어지지 않는 경우에 화약의 폭발 시기를 결정하는 카운터를 포함한다. 센서(248)는 수신기/컬렉터 유니트(249)에 연결되며 수신기/컬렉터 유니트(249) 내의 스위치를 제어한다. 수신기/컬렉터 유니트(249)는 기폭제(250)를 제어한다. 충돌 스위치(252)는 목표 바위 더미에 대한 발사체의 충돌을 감지하기 위하여 사용된다. RF 수신기/컬렉터 유니트(251)는 RF 수신기 요소, 적합하게 부호화된 RF 에너지가 전기 저장 장치 내에 수집되게 하는 부호 디코더, 발사 전에 퓨즈를 미리 활성화시키기 위하여 연결되는 스위치, 발사체가 발사 튜브를 떠난 후 마지막 활성 스위치가 연결될 때를 결정하는 카운터, 및 발사체가 바위 더미에 충돌하지 않거나 안전 시간 내에 폭발이 이루어지지 않는 경우에 화약의 폭발 시기를 결정하는 카운터를 포함한다. 충돌 스위치 센서(252)는 기폭제(253)와 함께 수신기/컬렉터 유니트(251)에 연결된다. 만일, 충돌 스위치가 작동에 실패하거나 또는 자동 안전 카운터 종료 후에 충돌이 없을 경우, 수신기/컬렉터(251)는 내부 스위치를 연결하며, 내부 스위치는 저장된 전기 에너지를 바이 패스(254)를 통하여 기폭제 양단에 공급한다.

도 20a-E는 바위 더미에서 발사체의 발사로 점차적으로 유도하는 작업자 작업들을 도시한 프레임의 시퀀스를 도시한다. 도 20a에서, 조작자(255)는 광차부에 부착된 발사 튜브(257)를 구비한 캐리어(256)를 바위 더미(259)로 차단된 드로우포인트(258)를 향하여 몰고 간다. 도 20B에는, 작업자(260)가 캐리어(261)를 멈추고 발사 튜브(262)를 드로우포인트(263) 아래에 위치시킨다. RF 수신기/송신기(264)는 발사 튜브(262)에 부착되어 있다. 작업자(260)는 캐리어(261)를 떠나지 않았으며 바위 더미(265)로부터 떨어지는 어떠한 바위로부터 보호된다. 도 20C에서, 캐리어(266)는 드로우포인트(267)로부터 떨어져 이동되었으며, 발사 튜브(268)는 바위 더미(265)를 향한 발사를 위하여 적소에 배치되고, 그리고 조작자(270)는 안전 발사 위치를 추측한다. 도 20D에서, 조작자(271)는 그의 휴대 RF 제어기/송신기(272)를 동작시키고 부호화된 신호(273)를 발사 튜브(275) 상의 수신기/송신기(274)로 송신한다. 신호(273)는 발사체(276)가 작동하는 결과를 낳는다. 도 20E는 바위 더미(277)가 발사 튜브(278) 주변으로 떨어지는 것을 도시하며, 발사 튜브는 후에 바위 더미로부터 안전하게 회수될 수 있다. 조작자(279)와 캐리어(280)는 드로우포인트(281)로부터 아래로 떨어진 바위 영역밖에 안전하게 남아 있다.

도 21a-F는 발사 명령을 지시한 조업자의 결과로서 나타나는 현상을 도시한 프레임의 시퀀스이다. 도 21a는 발사 튜브(283) 내에서의 발사 위치에 있는 발사체 패케이지(282)를 도시한다. RF 수신기/송신기 유니트(284)는 발사 튜브(283) 상에 장착된다. 도 21B에 도시된 바와 같이, RF 수신기/송신기 유니트(285)는 조작자의 휴대용 컨트롤러/송신기로부터 정확하게 부호화된 신호를 수신하며, RF 수신기/송신기 유니트는 부호화된 신호를 발사체 패케이지(287) 내에 위치한 수신기/컬렉터유니트(286)로 송신한다. 신호는 수신기/컨트롤러(286)를 작동시켜 퓨즈 상의 전-활성화 스위치를 연결하고 RF 에너지를 수집하여 탑재된 저장 장치 내에 저장한다. 다음에, 도 21C에 도시된 바와 같이, RF 수신기/송신기(287)는 추진 장약(289) 내에 위치하는 수신기/컬렉터 유니트(288)로 부호화된 신호를 송신한다. 수신기/컬렉터 유니트(288)는 그 뒤 RF 에너지를 수집하여 탑재된 저장 장치 내에 저장한다. 이 전기 저장 장치가 완전히 충전될 때, 추진 장약(289)은 자동적으로 기폭되어 발사체(290)의 가속을 시작한다. 도 21D에 도시된 발사체(291)의 가속은 발사체(291)가 언제 발사 튜브(293)를 나가는 가를 결정하는 카운터 작동을 시작한다. 도 21E에서, 발사체(294)는 발사 튜브(295)를 벗어났으며, 자유 비행 상태에 있다. 탑재된 수신기/컬렉터(296) 내이 카운터가 예정된 시간 간격이 경과되었음을 결정할 때, 카운터는 마지막 활성화 스위치를 연결하기 위한 제어 신호를 발생하여 폭발성 장약 내의 퓨즈를 완전히 활성화한다. 수신기/컬렉터 유니트(296) 내의 제 2 카운터는 퓨즈 활성화 카운터와 동시에 카운팅을 시작하였거나 대안적으로 퓨즈 활성화 카운터가 끝나 퓨즈가 완전히 활성화될 때, 카운팅을 시작한다. 도 21F에서, 발사체(297)는 목표 바위 더미(298)와 충돌하며, 퓨즈는 폭발성 장약(299)을 폭발시킨다. 발사체(397)가 충돌시 폭발되지 않거나 또는 목표 바위 더미와 충돌하지 않을 경우에는, 제 2 카운터가 설정된 시간 간격이 경과됨을 판단할 때, 카운터는 제어 신호를 발생하여 폭발성 장약(299)을 폭발시킨다.

본 발명의 다양한 실시예들이 상세하게 설명되었으나, 이들 실시예들의 변형 및 개조가 본 기술 분야의 전문가들에게 일어날 수 있음이 명백하다. 그러나, 이러한 변형 및 개조가 첨부된 청구범위에 규정된 바와 같은 본 발명의 범위 내에 있다는 것은 분명히 이해될 것이다.

Claims (36)

1. 다음을 포함하는 발사체;

   바위의 면으로부터 발사체의 변형을 억제하기 위하여 실질적으로 편하고 오목한 것 중 하나로 이루어진 탄두;

   폭발성 장약을 포함하는 본체; 및

   발사체의 궤도를 제어하기 위하여 횡으로 향하는 다수의 핀들을 포함하는 꼬리;

   발사체를 발사시키기 위한 튜브를 포함하는, 굴착 공정에서의 바위의 본체를 제거하기 위하여 발사체를 발사시키기 위한 시스템
2. 제 1 항에 있어서, 본체는 기폭 장치를 포함하되, 기폭 장치는 인접 종단의 뇌관, 먼 종단의 스트라이커 및 뇌관을 향한 스트라이커의 운동을 제한하는 안전핀을 포함하며, 스트라이커와 뇌관은 탄성 부재에 의하여 서로 이격되어 있으며, 탄성부재는 뇌관으로부터 떨어진 스트라이커에 힘을 가하는 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브는 튜브로부터 발사체를 발사시키기 위한 추진 장약을 포함하기 위하여 튜브의 바닥에 캐비티를 포함하는 시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 추진 장약과 발사체의 바닥 사이에 위치하는 푸셔 플레이트를 더 포함하며, 추진 장약이 폭발할 때 발사체를 튜브의 밖으로 밀기 위하여 푸셔 플레이트의 상단은 발사체의 바닥과 접촉하는 시스템.
5. 제 4 항에 있어서, 푸셔 플레이트의 외주변과 튜브 내부와의 간격은 비교적 작아 캐비티 내에서 폭발된 추진 장약으로부터의 가스를 실질적으로 밀봉하며, 그로 인하여 푸셔 플레이트의 바닥에서의 가스 압력이 푸셔 플레이트의 상부에서의 가스 압력보다 큰 상태로 푸셔 플레이트의 양측부 상에 가스 압력 차이를 발생시키는 시스템.
6. 제 4 항에 있어서, 푸셔 플레이트의 바닥은 오목한 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 폭약은 TNT, PETN 수수, RDX, HMX, 암모늄 나이트라이드-기반 폭약 및 그 혼합물로 이루어진 그룹중에서 선택된 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 튜브는 송신기로부터의 제어 신호를 수신하고 발사체 내의 수신기로 제 2 제어 신호를 전송하기 위한 수신기/송신기를 포함하는 시스템.
9. 발사체 선단부의 탄두;

   탄두의 후방에 위치하며, 기폭 장치와 폭발성 장약을 포함하되, 상기 기폭 장치는 폭발성 장약을 폭발시키기 위한 기폭약을 포함하며, 기폭 장치의 길이와 폭중 대응하는 것을 초과하는 길이와 폭중 적어도 하나를 갖는 포켓 내에 위치하며, 그로 인하여 발사체의 이동에 따라 포켓 내에서의 기폭 장치의 길이 방향 및 폭 방향의 이동중 적어도 하나를 허용하는 본체; 및

   본체의 후방에 위치하며, 발사체의 궤도를 안정시키기 위하여 횡으로 향하는 다수의 핀들을 포함하는 꼬리를 포함하는, 굴착 공정에서의 바위의 본체를 제거하기 위한 발사체.
10. 제 9 항에 있어서, 탄두는 바위의 면으로부터 발사체의 변형을 억제하기 위하여 실질적으로 편편하고 오목한 것 중 적어도 하나인 발사체.
11. 제 9 항에 있어서, 본체의 외경은 꼬리 내경의 약 25% 내지 약 100% 인 발사체.
12. 제 9 항에 있어서, 본체는 플라스틱으로 구성된 외부 벽을 갖는 발사체.
13. 제 9 항에 있어서, 꼬리는 발사체의 전체 길이의 적어도 약 60%의 길이를 갖는 발사체.
14. 제 12 항에 있어서, 외부 벽의 두께는 약 1 내지 약 6mm 범위인 발사체.
15. 제 9 항에 있어서, 본체는 폭발성 장약 아래에 위치하며 폭발성 장약을 지지하는 다수의 리브를 포함하며, 리브의 수는 적어도 6개인 발사체.
16. 제 9 항에 있어서, 발사체의 중심(重心)은 본체 내에 위치하며, 발사체의 압력 중심은 꼬리에 위치하는 발사체.
17. 제 9 항에 있어서, 송신기로부터 제어 신호를 수신하고 기폭 장치를 선-활성화, 활성화 또는 폭발시키기 위한 적어도 하나의 수신기 유니트를 더 포함하는 발사체.
18. 제 9 항에 있어서, 발사 튜브로부터의 발사체의 발사 이후에 시간 간격을 결정하고 점화 장치를 완전히 활성화시키기 위한 제어 신호를 제공하기 위한 카운터를 더 포함하는 발사체.
19. 제 9 항에 있어서, 발사 튜브로부터의 발사체의 발사 이후에 시간 간격을 결정하고 점화 장치를 폭발시키기 위한 제어 신호를 제공하기 위한 카운터를 더 포함하는 발사체.
20. 제 9 항에 있어서, 포켓은 기폭 장치 용적의 폭의 적어도 약 65 내지 약 95%의 폭을 갖는 발사체.
21. 제 9 항에 있어서, 포켓의 길이는 기폭 장치의 길이의 약 75 내지 약 100% 범위인 발사체.
22. 제 9 항에 있어서, 기폭 장치의 폭은 포켓 폭 보다 작은 발사체.
23. 제 9 항에 있어서, 기폭 장치의 측벽과 포켓의 측벽과의 간격은 약 0.5 내지 약 4.0mm 범위인 발사체.
24. 제 9 항에 있어서, 포켓의 내부 벽과 기폭 장치의 외부 벽 사이에는 간격이 존재하며, 그 간격은 약 0.5 내지 약 4.0mm 범위인 발사체.
25. 제 9 항에 있어서, 기폭 장치는 뇌관, 인접 종단 내의 기폭제, 먼 종단 내의 스트라이커 및 뇌관을 향한 스트라이커의 운동을 제한하는 안전핀을 포함하며, 스트라이커와 뇌관은 탄성 부재에 의하여 서로 이격되어 있으며, 탄성부재는 뇌관으로부터 떨어진 스트라이커에 힘을 가하는 발사체.
26. 제 9 항에 있어서, 기폭 장치의 먼 종단은 기폭 장치 의 인접 종단 보다 큰 외경을 가져 기폭 장치의 인접 종단이 실질적으로 포켓의 전 길이를 따라 수용될 수 있으며 기폭 장치의 먼 종단은 실질적으로 포켓의 전 길이를 따라 수용될 수 없는 발사체.
27. 발사체를 포함하는 발사 튜브를 조준하여 발사 후 발사체를 바위의 본체 목표 영역에 충돌시키고;

    떨어진 위치로부터의 제어 신호를 수신기로 전송하여 다음의 적어도 하나를 발생시키고: 발사체의 발사 및 발사체의 활성화;

    튜브로부터 발사체를 발사시키며; 그리고

    목표 영역에 발사체의 탄두를 접촉시키는 것을 포함하는, 굴착 공정에서의 바위의 본체를 제거하기 위한 방법.
28. 제 27 항에 있어서,

    발사체가 발사될 때, 카운터에 제 2 제어 신호를 전송하고;

    카운터가 설정된 시간 간격에 도달하는 지를 결정할 때, 다음 단계들중 적어도 하나를 수행하기 위하여 제 3 제어 신호를 발생시키는 것을 더 포함하는 방법

    발사체 내의 기폭 장치를 활성화시키는 단계; 및

    기폭 장치를 폭발시켜 발사체 내의 폭발성 장약을 폭발시키는 단계.
29. 제 27 항에 있어서,

    발사체 내의 기폭 장치 내의 스트라이커를 탄성 부재의 저항에 대하여 전방으로 이동시키고; 및

    뇌관을 폭발시키기 위하여 뇌관을 스트라이커의 선단부와 충돌시켜, 그로 인하여 발사체 내에 포함된 폭발성 장약을 폭발시키는 것을 더 포함하는 방법.
30. 제 27 항에 있어서,

    제어 신호를 전기 에너지로 변환하고; 및

    설정된 양의 전기 에너지가 변환 단계에서 발생할 때, 전기 에너지를 발사 장치에 전달하여 발사 단계를 시작하는 것을 더 포함하는 방법.
31. 제 27 항에 있어서,

    제어 신호를 전기 에너지로 변환하고; 및

    설정된 양의 전기 에너지가 변환 단계에서 발생할 때, 장치를 작동시키기 위하여 전기 에너지를 전달하여 발사체 내의 폭발 장치를 선-활성화 또는 활성화시키는 것을 더 포함하는 방법.
32. 제 27 항에 있어서, 비행 동안의 발사체의 속도는 약 25m/초 내지 약 250m/초 범위인 방법.
33. 제 27 항에 있어서, 발사체의 탄두는 무딘 상태로서 각이진 표면으로부터 발사체의 편류를 억제하는 방법.
34. 제 27 항에 있어서, 조준 단계는 튜브 상에 방사발광장치를 배치하며, 그 후 방사발광 장치로부터의 발광 빔을 목표와 정렬시키는 것을 포함하는 방법.
35. 발사체를 포함하는 발사 튜브를 조준하여 발사 후 발사체를 바위의 본체 목표 영역에 충돌시키고;

    튜브로부터 발사체를 발사시키며;

    발사체가 발사될 때, 카운터로 제어 신호를 전송하며; 그리고

    만일 카운터가 설정된 시간 간격이 경과되었음을 결정할 때, 기폭 장치를 기폭시키기 위하여 제 2 제어 신호를 발생시켜 발사체 내의 폭발성 장약을 점화시키는 것을 포함하는, 굴착 공정에서의 바위의 본체를 제거하기 위한 방법.
36. 제 36 항에 있어서, 떨어진 위치로부터의 제 3 제어 신호를 수신기로 전송하여 발사체의 발사 및 발사체의 활성화중 적어도 하나를 발생시키는 것을 더 포함하는 방법.